地下建筑消防安全問題及對(duì)策研究

●唐 勇，季蓉蓉

(蘇州市消防支隊(duì)，江蘇 蘇州 215002)

在城市化迅速擴(kuò)展、城市規(guī)模迅速膨脹的同時(shí)，現(xiàn)代城市空間與城市功能之間的各種矛盾也日益尖銳起來(lái)，出現(xiàn)了城市建筑密度過(guò)高，地價(jià)高漲等矛盾。如我國(guó)上海市區(qū)人口密度平均為2.22萬(wàn)人·km－2，局部地區(qū)高達(dá)16萬(wàn)人·km－2，生活空間極為緊張。為了解決這些問題，許多城市建筑不得不向地下發(fā)展。在地下建筑的防災(zāi)設(shè)計(jì)中，火災(zāi)是威脅人類生命安全的最主要因素。因此，如何有效的對(duì)地下建筑進(jìn)行消防安全規(guī)劃和設(shè)計(jì)已經(jīng)成為當(dāng)前地下建筑內(nèi)部防災(zāi)設(shè)計(jì)的重要內(nèi)容。

一、地下建筑的火災(zāi)特點(diǎn)

從耐火極限及防火間距兩個(gè)角度考慮，地下建筑與地面建筑相比不易受到火災(zāi)的危害。大多數(shù)的地下建筑都是用混凝土建造在土中或巖石中，結(jié)構(gòu)材料具有防火性能，能夠防止火災(zāi)向其他建筑物蔓延，也可防止外部火災(zāi)的波及。但是一旦發(fā)生火災(zāi)，封閉的地下空間具有疏散困難、救援困難、排煙困難和從外部滅火困難等問題，因此地下建筑相對(duì)地面上部同類建筑的防火要求更為嚴(yán)格。與地上建筑物相比，地下建筑有其自身的火災(zāi)特點(diǎn)。

(一)高溫?zé)煔馀欧爬щy

由于缺少直通室外的窗口，氧氣量小，火災(zāi)發(fā)生時(shí)極易產(chǎn)生大量煙霧，且煙氣不能像地上建筑那樣有80%的煙可由破碎的窗戶自然排煙到大氣中。以一家地下人防旅館中一間15m2的房間為例，其火災(zāi)荷載約為25kg·m－2(折合木材)，溫度在300℃時(shí)，燃燒發(fā)煙量可達(dá)1 300 000m3。

(二)工程改建造成先天性隱患

人防工程改建為地下民用建筑，加大了火災(zāi)危險(xiǎn)性。多數(shù)地下人防空間存在出入口小且少，通道坡度大，多數(shù)沒有垂直的運(yùn)輸設(shè)施，布局不合理，工程質(zhì)量低等問題，這就成為地下空間使用和消防安全設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。

(三)人員疏散心理行為的不確定性

地下建筑的消防安全疏散受到主觀、客觀等多方面因素的制約，心理恐懼是安全疏散的主要障礙。封閉的地下建筑無(wú)法利用日光的變化形成時(shí)間概念，從而引起人們的不安。再者，個(gè)人體驗(yàn)、文化背景的影響也會(huì)使人產(chǎn)生死亡、坍塌等負(fù)面想法，在火災(zāi)時(shí)難免產(chǎn)生緊張情緒。在日本長(zhǎng)堀地下街，就特別考慮了心理恐懼在安全防災(zāi)方面的影響，在寬11m的公共地下步道的上方，設(shè)置了8個(gè)天窗，呈波浪形連接在一起，長(zhǎng)達(dá)260m，將太陽(yáng)光直接引入地下空間。

二、地下建筑的消防安全設(shè)計(jì)及對(duì)策

(一)地下建筑的消防安全疏散設(shè)計(jì)

為避免在發(fā)生火災(zāi)時(shí)需要緊急疏散，出現(xiàn)人流過(guò)分集中或堵塞、煙火封堵出口，安全出口宜按不同方向分散均勻布置，且數(shù)量符合規(guī)范要求。緊急疏散的路線與進(jìn)入和離開該建筑的路線盡量一致。安全疏散距離要滿足兩個(gè)距離:第一，房間內(nèi)最遠(yuǎn)點(diǎn)到房間門口的距離不能超過(guò)15m;第二，房間門至最近安全出口的距離不應(yīng)大于表1的要求。在國(guó)際上，對(duì)于地下建筑的安全疏散出口也有明確的規(guī)定，表2就列出了日本一些地下商業(yè)建筑的安全出口情況。

表1 安全疏散距離

表2 日本1萬(wàn)m2以上地下商業(yè)街的安全出口布置情況

在消防建筑審核中，有關(guān)地下建筑安全疏散的審核也存在著一些難以解決的問題。目前地下建筑大多數(shù)位于城市的中心區(qū)域，地面多為黃金地段，調(diào)整安全出口的難度很大。因此，應(yīng)解決安全疏散出口與地面景觀的沖突，建立更為安全更為復(fù)雜的消防安全體系，同時(shí)保證建筑物的消防安全和地面景觀的整體效果。再者，在地下建筑中，往往集商業(yè)、餐飲、地鐵、地下人行通道、公共汽車站于一體，因此不同的功能區(qū)相互滲透，疏散寬度的取值很難界定。對(duì)于建筑面積較大的地下建筑，尤其是商業(yè)，很難使每個(gè)防火分區(qū)的疏散寬度和總疏散寬度都符合規(guī)范的要求。城市地下人行通道的疏散寬度計(jì)算和公交車候車區(qū)內(nèi)人員密度國(guó)內(nèi)也沒有現(xiàn)行的規(guī)范作為依據(jù)，一般都參照其他國(guó)家的規(guī)范。

(二)地下建筑的防火分區(qū)設(shè)計(jì)

防火分區(qū)是控制建筑物火災(zāi)的基本控制單元，是指采用相應(yīng)耐火性能的建筑構(gòu)件或防火分隔物，將建筑物人為劃分的，能在一定時(shí)間內(nèi)防止火災(zāi)向同一建筑的其余部分蔓延的局部區(qū)域。地下建筑的防火分區(qū)設(shè)計(jì)，同樣應(yīng)考慮人民防空工程的要求，如防火分區(qū)應(yīng)在人民防空工程各出入口最里一道密閉門的范圍內(nèi)劃分;水泵房、水庫(kù)、廁所等不計(jì)入防火分區(qū)的面積內(nèi);當(dāng)防火分區(qū)內(nèi)設(shè)有自動(dòng)滅火系統(tǒng)時(shí)，防火分區(qū)面積可增大一倍;局部設(shè)置自動(dòng)滅火系統(tǒng)時(shí)，增加的面積可按該局部面積的1倍計(jì)算。

防火分區(qū)的劃分，與安全疏散的消防設(shè)計(jì)存在同樣問題。各種不同使用功能的區(qū)域，既獨(dú)立又相互聯(lián)系，很難將其簡(jiǎn)單的按照現(xiàn)行規(guī)范要求進(jìn)行劃分。目前對(duì)于這類問題一般有兩種解決方法:第一，為了不造成使用功能的缺陷，使用防火卷簾、防火水幕等代替防火墻，對(duì)各種不同功能的區(qū)域進(jìn)行隔離;第二，對(duì)于不能用第一種方法解決的超規(guī)建筑，利用性能化防火設(shè)計(jì)防火，對(duì)其進(jìn)行消防安全評(píng)價(jià)，確定防火分區(qū)。再者，具有地下人流交通體系的地下綜合建筑，其市政交通和人行通道部分的防火分區(qū)指標(biāo)，缺少現(xiàn)行規(guī)范。

(三)地下建筑的防煙分區(qū)設(shè)計(jì)

地下建筑的地面開口數(shù)量少，發(fā)生火災(zāi)時(shí)，大多數(shù)可燃物處于不完全燃燒狀態(tài)，釋放出的煙氣量大且濃，導(dǎo)致能見度降低。若事故照明在人員疏散時(shí)發(fā)生故障，就會(huì)造成重大的人員和財(cái)產(chǎn)損失，因此地下建筑的防排煙設(shè)計(jì)十分重要。

地下建筑有密閉排煙、自然排煙和機(jī)械排煙三種方式。密閉排煙是將火災(zāi)房間用墻、門窗等封閉起來(lái)，控制煙氣擴(kuò)散。這種方式雖好，但僅適用于人員較少的房間，如《人民防空工程設(shè)計(jì)防火規(guī)范》中規(guī)定了“丙、丁、戊類物品庫(kù)房宜采用密閉防煙措施”。自然排煙需要依靠直通室外的空洞、采光窗等，將煙氣排至室外，不適合地下建筑，只能起到機(jī)械排煙的輔助作用。地下建筑的主要排煙方式是機(jī)械排煙，這是由地下建筑的特點(diǎn)決定的。合理的劃分排煙分區(qū)，設(shè)置排煙設(shè)備，是保證人員安全疏散的重要因素。防煙分區(qū)的劃分不能跨越防火分區(qū)，且盡量大小相等，使每個(gè)防煙分區(qū)的排煙量不要差異太大?！度嗣穹揽展こ淘O(shè)計(jì)防火規(guī)范》中規(guī)定，每個(gè)防煙分區(qū)的使用面積不應(yīng)超過(guò)400m2。機(jī)械排煙系統(tǒng)擔(dān)負(fù)一個(gè)或兩個(gè)防煙分區(qū)排煙時(shí)，排煙量不小于60m3·h－1但排煙風(fēng)機(jī)的最小排煙量不應(yīng)小于7 200 m3·h－1。當(dāng)1臺(tái)風(fēng)機(jī)擔(dān)負(fù)3個(gè)或3個(gè)以上防煙分區(qū)的排煙任務(wù)時(shí)，應(yīng)按其中最大防煙分區(qū)面積每平方米不小于120m3·h－1計(jì)算，送風(fēng)量大于排煙量的50%且小于排煙量，使著火房間處于負(fù)壓狀態(tài)。

在地下建筑中，會(huì)使用防排煙與消防聯(lián)動(dòng)措施，確保建筑物的消防安全，如圖1。某防煙分區(qū)發(fā)生火災(zāi)，感溫、感煙、紅外或可視探頭會(huì)對(duì)火情進(jìn)行探測(cè)，并將信號(hào)輸送到消防控制中心。消防控制中心，首先會(huì)停止空調(diào)系統(tǒng)的送風(fēng)，同時(shí)開啟排煙設(shè)備，迅速排出煙霧，降低火場(chǎng)溫度，提高能見度，使人員有效疏散。消防聯(lián)動(dòng)起動(dòng)，開啟自動(dòng)噴水滅火系統(tǒng)，防火卷簾，并向“119”報(bào)警及時(shí)滅火。

圖1 地下建筑防排煙與消防聯(lián)動(dòng)控制系統(tǒng)

隨著城市人口的增加，建筑功能和建筑設(shè)計(jì)的日新月異，地下空間的消防安全問題會(huì)日益凸顯。如何解決地下建筑的消防設(shè)計(jì)問題，已經(jīng)引起消防主管部門，專業(yè)研究機(jī)構(gòu)和設(shè)計(jì)單位的重視，應(yīng)重點(diǎn)解決人員疏散、防火設(shè)計(jì)和防煙設(shè)計(jì)。消防工作人員在對(duì)地下建筑進(jìn)行消防安全監(jiān)督時(shí)，不能通過(guò)簡(jiǎn)單的性能化安全設(shè)計(jì)評(píng)估就將建筑物劃為安全的范圍，而需要對(duì)其消防設(shè)計(jì)進(jìn)行廣泛論證，提出科學(xué)合理的消防安全標(biāo)準(zhǔn)，并通過(guò)加強(qiáng)監(jiān)督管理督促單位嚴(yán)格落實(shí)，以確保人員在地下建筑活動(dòng)的消防安全。

［1］GB50045－95，高層民用建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范(2005年版)［S］.

［2］GB50016－2006，建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范［S］.

［3］蔣永琨.高層建筑消防設(shè)計(jì)手冊(cè)［M］.上海:同濟(jì)大學(xué)出版社，2001.